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本实用新型公开了一种H型油封件,其核心结构由PTFE材质的油封本体、V型弹簧及O型圈组成。通过在油封本体端面设置弹簧槽形成油封臂,并配合V型弹簧的弹性作用,实现了对旋转轴的动态密封。该设计不仅解决了传统油封件在高压、高腐蚀性环境下的性能瓶颈,还通过材料创新与结构优化,显著提升了密封圈的耐摩擦强度与自润滑性能,尤其适用于海水等严苛工况。
在油封件技术领域,传统弹性体材料的旋转轴唇形油封存在显著性能局限:其承受压力通常≤0.05MPa,无法满足深海等高压场景需求(如海面50米深处压力约0.5MPa)。此外,传统丁腈橡胶材质自润滑效果差,导致与旋转轴摩擦大,且耐腐蚀性不足,在海水中使用寿命短,难以适应复杂工况要求。
2.1.1、油封本体:采用PTFE(聚四氟乙烯)加工成环形结构,利用其优良的化学稳定性、耐腐蚀性、高润滑不粘性及抗老化耐力,从材料层面提升密封圈性能。PTFE摩擦系数低,可降低与旋转轴的摩擦力,实现节能效果。
2.1.2、关键结构设置:端面上设环形弹簧槽,内壁形成油封臂;外壁侧槽套设O型圈,增强外侧密封;内壁边缘设内倒角,防止受压挤出并减轻重量;外壁边缘设外倒角,便于安装。
2.1.3、V型弹簧设计:采用SS316不锈钢制成,内端与外端向上折弯形成V型,末端抵压弹簧槽内壁台阶,防止滑出。弹簧开口方向与槽口一致,内、外端间隔错开设置开孔,形成V形弹片,增强弹性形变能力。
2.1.4、弹性作用机制:油封件安装时内径与轴的过盈量使V型弹簧开口处受压,产生向外弹力,形成油封唇口激活前的预紧力。当介质压力增大时,弹簧槽内高压介质将油封内壁推向轴,增强密封效果。
2.2.1、油封臂结构:内壁向内倾斜形成油封唇口,直径为油封孔最小直径。该设计使唇口兼具强度与柔软度,既能耐受压力,又能适应轴跳动。倾斜设置减少与轴的接触面积,降低摩擦并优化密封效果。
2.2.2、压力自适应机制:介质压力小时,唇口靠自身过盈与弹簧预紧力贴紧轴,摩擦力小;压力大时,唇口被高度激活,介质压力辅助推压,抵御高压介质泄漏。
性能维度 |
传统油封件 |
H型油封件创新点 |
技术效果 |
耐压性能 |
≤0.05MPa |
无明确压力上限,适应深海工况 |
可在0.5MPa及以上压力环境稳定工作 |
材料特性 |
丁腈橡胶 |
PTFE+SS316不锈钢 |
耐腐蚀性提升,适合海水环境;自润滑减少摩擦 |
密封机制 |
单一唇口密封 |
弹簧辅助动态密封+压力自适应 |
低压时节能,高压时增强密封,适应变工况需求 |
使用寿命 |
海水环境中短 |
预期寿命延长2-3倍 |
材料抗老化与结构优化共同作用 |
3.1.1、立体结构:如图1所示,油封本体呈环形,中心为油封孔,顶端面弹簧槽与本体同轴设置,外壁侧槽套O型圈,V型弹簧卡接于弹簧槽内,形成H型截面特征。
3.1.2、剖面构造:如图2所示,弹簧槽下端侧壁倾斜,上端内壁设台阶,V型弹簧末端抵压台阶;油封臂内壁倾斜形成唇口,与轴之间采用间隙配合,减少接触面积。
3.2.1、V型弹簧细节:如图5所示,内端设第二开孔,外端设第一开孔,开孔间隔错开形成弹片,增强弹性形变能力与抗疲劳强度。SS316不锈钢材质抵御海水侵蚀。
3.2.2、油封本体细节:如图3-4所示,油封孔上下端边缘设内倒角,外壁设外倒角,侧槽与弹簧槽位置精准匹配,确保O型圈与V型弹簧安装到位��1-65。
该H型油封件凭借耐高压、强耐腐蚀及自润滑特性,主要适用于以下场景:
4.1、海洋工程:深海探测设备、海水泵轴密封等,可在高腐蚀性海水环境中稳定工作。
4.2、高压工业设备:化工反应釜、高压液压系统等,解决传统密封圈耐压不足问题。
4.3、水下机械:水下机器人、潜艇推进轴等,满足长期水下运行的密封需求。
通过材料创新与结构优化,该设计突破了传统油封件的性能边界,为苛刻工况下的旋转轴密封提供了高效解决方案,具有显著的工程应用价值与市场推广潜力。
胡燕林,胡嘉豪,聂磊,彭超.一种H型油封件[P].中国实用新型专利:CN221097453U,2024-06-07.
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